Способ определения пластических и реологических свойств формуемых материалов
Способ определения пластических и реологических свойств формуемых материалов, таких как гранулированные и порошкообразИзобретение относится к способу определения свойств формуемых материалов, таких как гранулированные и порошкообразные массы свежеуложенной бетонной смеси и вязких жидкостей, в частности для определения их пластических и реологических свойств. К пластическим материалам, таким как бетон, может быть применена теория взаимосвязи между сопротивлением к деформации и скоростью сдвига Бинхама. Согласно этой теории пластический материал имеет ные массы свежеуложенной бетонной смеси и вязких жидкостей. Согласно предлагаемому способу из массы берется проба определенного веса; проба подвергается формованию, сжатию, а затем определяется количество необходимых для этого рабочих вращений. Для того, чтобы поведение материала , свойства которого определяются, можно было контролировать с большой точностью в течение всего времени измерения и чтобы полученные результаты измерений были точными и надежными, проба сжимается в двух противоположных направлениях поддействием постоянной силы; проба формуется при постоянном сжатии между двумя наклонными параллельными плоскостями, обьемы пробы измеряют до формования и после определенного числа рабочих вращений , и затем измеряется значение момента сопротивления вращению наклонных плоскостей , по меньшей мере при одной определенной скорости сдвига пробы, и эта скорость зависит от скорости вращения наклонных плоскостей и угла их наклона. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. степень пластичности, т.е. определенное минимальное напряжение сдвига, которое требуется для получения остаточной деформации , и пластическая вязкость зависит от скорости сдвига. Измерение пластических и реологических свойств, таких как степень пластичности и пластическая вязкость, были бы полезны, поскольку поведение бетона как в отношении литейных качеств, так и уплотняемости может быть оценено посредством этих величин. Поскольку в основном для (Л С XI N СЯ Ы ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 11/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 1 (21) 4356080/25 (86) P CT/Fl 87/00129 (24.09.87) (22) 01.06.88 (31) 863993 (32) 02.10.86 (33) Fl (46) 30.06;92. Бюл. ¹ 24 (71) Илмари Пааккинен (Fl) (72) Илмари Пааккинен (Fl), Эрик Торстен Норденсван (NO) и Хейкки Олави Рантанен (FI) (53) 537. l32 (088.8) (56) Патент Финляндии № 51740, кл. G 01 N 11/10, 1977. G.Ì.Tattersall, MSc, PhD, Flnstp.Senior Lecturer. The workability of concrete. Department of Building Science University of Sheffield, 1. Edition, 1976, р.р, 31-35. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКИХ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФОРМУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Способ определения пластических и ðåoлогических свойств формуемых материалов, таких как гранулированные и порошкообраэИзобретение относится к способу определения свойств формуемых материалов, таких как гранулированные-и порошкообразные массы свежеуложенной бетонной смеси и вязких жидкостей, в частности для определения их пластических и реологических сВойств. К пластическим материалам, таким как бетон, может быть применена теория взаимосвязи между сопротивлением к деформации и скоростью сдвига Бинхама. Согласно этой теории пластический материал имеет, . Ы 1745139 АЗ ные массы свежеуложенной бетонной смеси и вязких жидкостей. Согласно предлагаемому способу из массы берется проба определенного веса; проба подвергается формованию, сжатию, а затем определяется количество необходимых для этого рабочих вращений, Для того, чтобы поведение материала, свойства которого определяются, .можно было контролировать с большой точностью в течение всего времени измерения и чтобы полученные результаты измерений были точными и надежными, проба сжимается в двух противоположных направлениях поддействием постоянной силы; проба формуется при постоянном сжатии между двумя наклонными параллельными плоскостями, объемы пробы измеряют до формования и после определенного числа рабочих вращений, и затем измеряется значение момента сопротивления вращению наклонных плоскостей, по меньшей мере при одной определенной скорости сдвига пробы, и эта скорость зависит от скорости вращения наклонных плоскостей и угла их наклона. 2 э.п, ф-лы, 5 ил, степень пластичности, т.е. определенное минимальное напряжение сдвига, которое требуется для получения остаточной деформации, и пластическая вязкость зависит от скорости сдвига. Измерение пластических и реологических свойств, таких как степень пластичности и пластическая вязкость, были бы полезны, поскольку поведение бетона как в отношении литейных качеств, так и уплотняемости может быть оценено посредством этих величин, Поскольку в основном для 1745139 10 40 50 описания литейных качеств используется осадка бетонного конуса, следует принять во внимание, что при использовании активированных пластификаторов или кремнезема значение осадки становится больше, чем в случаях, когда эти добавки не используются, но должна быть достигнута та же обрабатываемость. Это происходит потому, что подобные добавки увеличивают пластическую вязкость, но не степень пластичности. Другими словами, бетон, содержащий кремнезем, обладает нормальным сопротивлением к деформации при низких скоростях при измерении осадки, но высоким сопротивлением при скоростях сдвига, возникающих при вибрации. Известен способ измерения пластических и реологических свойств пластических бетонных масс с различными скоростями сдвига, в котором бетон, свободно размещенный в сосуде, перемешивается с несколькими различными скоростями и измеряется сила сопротивления смешению. Плохо контролируемые потоки приводят к необходимости использования нелинейной шкалы скоростей, В связи с этим поле скоростей сдвига также не является строго однородным, и не могут быть получены точные результаты при измерении, если бетоны сильно отличаются один от другого. Следовательно даже массы пластичного бетона не могут быть измерены с хорошей надежностью посредством этого способа. Цель изобретения — повышение точности определения при исследовании жестких бетонных масс, В основу изобретения положена идея, что определение пластических и реологических свойств бетонной массы осуществляется механически в совершенно одинаковых условиях, воспроизводимых для индивидуальных проб, поэтому информация, полученная этим способом о свойствах проб. всегда надежна. Скорости сдвига проб определяются с высокой точностью. Это дает возможность измерять пробы бетона так, чтобы полученные результаты относительно оценки бетона надежно воспроизводились и могли физически контролироваться. Благодаря данному способу возможно сразу изменить состав бетонной массы, которая готовится в бетономешалке. благодаря изменению ее пластических и реологических свойств, измеренных на пробе. Таким образом можно получить желаемые свойства отливки, что позволит избежать брака окончательно обработанных изделий и работ, связанных с утилизацией отходов. Пластические и реологические свойства жесткой бетонной смеси могут быть определены с такой же точностью, как для случая только пластичных масс. Способ, в частности, пригоден для управления производством бетонных изделий. На фиг,1 изображена схема устройства, используемого в способе согласно изобретению в положении наполнения, фронтальный вид;.на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4— увеличенный вид на поперечное сечение уплотняющего цилиндра устройства и его уплотняющие поршни в рабочем положении; на фиг.5- различные рабочие стадии способа согласно изобретению. Устройство. представленное на фиг.14, содержит вертикальный, опирающийся на раму 1, уплотняющий цилиндр 2 и нижний уплотняющий поршень 3, который закрывает нижний конец цилиндра и закреплен на вращающемся вертикальном стержне 4. На несущем устройстве 5 укреплен вертикальный стержень 6 с возможностью вращения, Несущее устройство 5 укреплено с возможностью вертикального перемещения на раме надуплотняющим ци.линдром. Верхний уплотняющий поршень 7 укреплен на вертикальном стержне 6 и предназначен для закрывания верхнего конца уплотняющего цилиндра, Вертикальный стержень 6 прикреплен к траверсе гидравлического цилиндра 8, укрепленного на раме. Указанная траверса позволяет несущему устройству и поршням перемещаться в вертикальном направлении. На опорной поверхности рамы укреплена коробка 9 передач, которая связана с вертикальным стержнем 4 нижнего уплотняющего поршня и с вертикальным стержнем 6 верхнего уплотняющего поршня посредством промежуточного стержня 10 и зубчатой передачи 11 с тем, чтобы оба вертикальных стержня вращались, совершая одно и то же число вращений. Коробка передач содержит несколько различных зубчатых передач и приводится во вращение электрическим двигателем 12. Каждый уплотняющий поршень определяет круглую пластину 13 или 14 соответственно, которая наклонена относительно вертикальной оси. Оба поршня закреплены наклонно на стержнях, так что пластины 13 и 14 размещены параллельно одна другой, что следует из фиг.1 и 2. Устройство содержит измерительный прибор 15, содержащий, например, индикаторы 16 — 18 давления в гидравлическом цилиндре 8, количества вращений уплотняющих поршней и перемещения несущего устройства. Масштабная линейка 19 закреплена на 1745139 25 двигателем. Измерение осуществляют по 30 45 55 одной стороне рамы для непосредственного указания вертикального положения несущего устройства. Ка фиг.5 показан способ измерения, осуществляемый посредством указанного устройства. Из бетонной смеси берется проба 20, имеющая определенную массу m, Пробу помещают в уплотняющий цилиндр 2, область поперечного сечения которого F, и верхний уплотняющий поршень опускается на пробу. Поршень сжимает пробу, посредством гидравлического цилиндра постоянной силой P. После этого поршни вращаются при помощи электродвигателя так, что наклонно закрепленные пластины 13 и 14 передают сдвиговый эффект сжатия на пробу, В результате проба сжимается на величину S, что можно прочитать по масштабной линейке 19. После onðåделенного числа вращений поршней объем пробы становится Чс. Величина крутящего момента сопротивления вращения поршней при вращении измеряется для стержней, примыкающих к поршням и вращающих их, посредством измерительного устройства для измерения крутящего момента или.посредством измерительного устройства для измерения крутящего момента, связанного с меньшей мере для одной определенной скорости сдвига пробы, однако в основном для двух различных скоростей сдвига. Скорость сдвига пробы зависит от угловой скорости е стержней и от угла наклона а пластин 13 и 14 с учетом прямой линии, определенной стержнями 4 и 6, посредством чего мгновенная максимальная скорость сдвига внутри полости, проходящей через оси цилиндра, прямо пропорциональна угловой скорости изделия N ° SiAa Максимальная скорость сдвига изменяется,в соответствии с вращающим моментом так, что эта максимальная скорость сдвига получается при одном вращении в любом направлении измерения. Поскольку пластины 13 и 14 всегда параллельны, скорость сдвига в произвольном поперечном сечении равна скоростям в параллельных поперечных сечениях, так что поле скоростей сдвига полностью однородно по всему уплотняющему цилиндру 2. При измерении .крутящего момента для более чем одной скорости измерение осуществляется либо на одной и той же пробе путем изменения скорости сдвига при измерении, либо берется новая проба для каждой скорости сдвига. При этом все пробы идентичны. Когда используются две скорости сдвига, пред5 15 почтительно, чтобы вторая скорость сдвига была в 5-10 раз больше, чем первая скорость сдвига, которая как правило составляет 0.5 рад/с. Степень пластичности и пластическая вязкость пробы могут быть легко просчитаны из крутящего момента сопротивления вращению поршней при различных скоростях сдвига, Уплотненная проба может быть использована в качестве цилиндрического испытываемого образца 21, по которому могут быть измерены прочностные свойства бетона после схватывания бетона, Поскольку электродвигатель управляется по простой программе, его можно остановить через определенные интервалы для того, чтобы просчитать число вращений п, осуществляемых поршнями, и соответствующих осадков S. Альтернативно электродвигатель может вращаться непрерывно и число вращений поршней и осадки непрерывно трансформируются и передаются в память блока 22 посредством записывающего устройства 23 для способности пробы к уплотнению. Электрическое устройство 24 измеряет крутящий момент и связано с электродвигателем, а электрическое устройство 25 связано со стержнями 4 и 6. При помощи способа становится возможным быстро измерить реологические свойства приготавливаемой бетонной смеси, например несколько десятков измерений в минуту, и получить таким образом информацию, удовлетворяет ли бетонная масса требованиям формовочных работ в каждом конкретном случае при использовании специальных формовочных машин. Формула изобретения 1. Способ определения пластических и реологических свойств формуемых материалов, заключающийся в том, что пробу определенного веса, взятую из массы исследуемого материала, формуют путем вращения и измеряют силу сопротивления вращению, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности определения при исследовании жестких бетонных масс, одновременно с вращением для формования пробы используют ее обжатие между двумя параллельными наклонными пластинами путем одновременного приложения к каждой из них постоянной силы перпендикулярно к плоскости пластины; измеряют объемы пробы до формования и после него. а также значение момента сопротивления вращению наклонных пластин при определенной скорости их вращения и при опреде1745139 18 77 ленном значении угла наклона, по которым судят об искомых свойствах. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и йс.я,тем, что при изменении скорости вращения используют каждый раз вновь взятую из массы исследуемого материала пробу, 3. Способ по и 1, отличающийся тем, что первая скорость вращения состав5 ляет 0,5 рад/с. 1745139 1745139 Составитель В.Филатова Редактор М.Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 2205 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101
